船舶智能航行制導與控制

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　船舶運動控制發(fā)展概述　2
1.2　船舶智能航行制導與控制　5
1.2.1　船舶動力定位控制　5
1.2.2　船舶路徑跟蹤控制　6
1.3　船舶智能航行關鍵問題分析　9
1.4　全書結(jié)構(gòu)內(nèi)容安排　10
第2章　基本概念與基礎理論　12
2.1　Lyapunov穩(wěn)定性理論　12
2.1.1　穩(wěn)定的概念　12
2.1.2　Lyapunov穩(wěn)定性定理　13
2.1.3　自適應Backstepping控制　15
2.2　非線性船舶運動數(shù)學模型　21
2.2.1　船舶平面運動的運動學關系　22
2.2.2　船舶動力學模型　23
2.2.3　執(zhí)行伺服系統(tǒng)模型　24
2.3　海洋環(huán)境干擾模型　29
2.3.1　風干擾模型　29
2.3.2　海浪干擾模型　32
2.3.3　海流干擾模型　35
2.4?！⊙蟓h(huán)境干擾下的船舶運動數(shù)學模型　35
2.5　本章小結(jié)　36
第3章　最小參數(shù)化條件下的船舶智能制導與魯棒控制　38
3.1　問題描述　38
3.2　虛擬小船邏輯制導算法　40
3.3　最小參數(shù)化條件下的簡捷魯棒自適應控制　41
3.3.1　控制器設計　41
3.3.2　穩(wěn)定性分析　44
3.4　仿真研究　47
3.4.1　對比實驗　48
3.4.2　海洋環(huán)境干擾下的實驗結(jié)果　51
3.5　本章小結(jié)　53
第4章　考慮執(zhí)行器配置約束的船舶智能制導與魯棒控制　54
4.1　問題描述　55
4.2　DVS制導算法　56
4.3　考慮低頻增益學習的魯棒神經(jīng)網(wǎng)絡控制　59
4.3.1　控制器設計　59
4.3.2　穩(wěn)定性分析　62
4.4　仿真研究　65
4.5　本章小結(jié)　70
第5章　海洋工程環(huán)境下動力定位船舶優(yōu)化制導與魯棒控制　71
5.1　問題描述　71
5.2　面向動力定位任務的DVS優(yōu)化制導　73
5.3　考慮執(zhí)行器增益不確定的動力定位魯棒自適應控制　74
5.3.1　控制器設計　75
5.3.2　穩(wěn)定性分析　77
5.4　仿真研究　79
5.4.1　對比實驗　79
5.4.2　具有能量優(yōu)化機制的實驗結(jié)果　82
5.5　本章小結(jié)　85
第6章　具有碰撞風險預測機制的船舶智能制導與魯棒控制　86
6.1　問題描述　86
6.1.1　設計模型　86
6.1.2　擴展狀態(tài)觀測器　88
6.2　具有碰撞風險預測機制的DVS避障制導　89
6.3　基于擴展狀態(tài)觀測器的魯棒自適應控制　94
6.3.1　觀測器與控制器設計　94
6.3.2　穩(wěn)定性分析　97
6.4　仿真研究　99
6.4.1　對比實驗　99
6.4.2　海洋環(huán)境干擾下的實驗結(jié)果　100
6.5　本章小結(jié)　104
第7章　多靜止目標環(huán)境下船舶智能制導與魯棒控制　105
7.1　問題描述　105
7.2　多靜止目標環(huán)境下的DVS避障制導　107
7.3　考慮計算負載需求的魯棒有限時間控制　110
7.3.1　控制器設計　110
7.3.2　穩(wěn)定性分析　112
7.4　仿真研究　114
7.4.1　對比試驗　114
7.4.2　海洋環(huán)境干擾下的實驗結(jié)果　118
7.5　本章小結(jié)　119
第8章　混合障礙目標環(huán)境下船舶智能制導與魯棒控制　120
8.1　問題描述　120
8.2　混合障礙目標環(huán)境下的DVS避障制導　122
8.3　考慮執(zhí)行器增益不確定的路徑跟蹤魯棒有限時間控制　126
8.3.1　控制器設計　126
8.3.2　穩(wěn)定性分析　128
8.4　仿真研究　130
8.4.1　對比試驗　130
8.4.2　海洋環(huán)境干擾下的實驗結(jié)果　132
8.5　本章小結(jié)　135
附錄：主要符號、縮寫說明　136
參考文獻　138